CC BY
7УДК 621.391
Применение мобильных аппаратных связи для обмена данными
с морскими объектами
Моисеев А.А., Киселев А.А.
Аннотация. В статье представлена модель, адекватно отображающая процесс обработки каналов передачи (цифровых потоков), с учетом принятой технологии развертывания мобильных аппаратных связи и управления, а также формирования каналов конкретных видов специальной связи. При этом, введенная обратная связь от телекоммуникационных нужд потребителей позволяет опосредованно влиять на формирование необходимого количества цифровых потоков с нормированными показателями качества их функционирования, установленными техническими нормами или заданными требованиями. Разработанный состав мобильных аппаратных связи и управления и технических средств, его образующих, соответствует задачам по обеспечению специальной связи с надводными и подводными морскими объектами, который может варьироваться в зависимости от сложности и объема этих задач. Описаны основные факторы, целесообразные способы организации применения мобильных аппаратных связи и управления и принципы их развертывания и функционирования, которые позволяют выполнять поставленные задачи в любых условиях обстановки и с высоким качеством. Для отражения исходных положений и основных правил построения (развертывания), функционирования и развития системы (сети) специальной связи, с позиции определенного соответствия свойств физического объекта и процесса, реализуемого им, в первом приближении представлена взаимосвязь внешних и внутренних требований к мобильным аппаратным связи и управления. С целью проведения оценки соответствия основному целевому предназначению разработана оценка основных свойств системы (сети) специальной связи по готовности к предоставлению потребителям необходимых телекоммуникационных услуг, устойчивости функционирования, мобильности, пропускной способности, разведзащищенности и управляемости. Приведены практические результаты опытных трассовых испытаний применения мобильных аппаратных связи и управления, демонстрирующие возможность применения исследуемого объекта для обмена данными с морскими объектами с позиций минимального времени развертывания антенно-фидерных устройств и обеспечения требования по дальности устойчивой связи, для обеспечения специальной связи в сверхдлинноволновых и коротковолновых частотных диапазонах.
Ключевые слова: мобильные аппаратные связи и управления; готовность к применению; устойчивость функционирования; мобильность; пропускная способность; разведзащищенность; управляемост ь.
Введение
Одним из условий выполнения основных задач строительства и развития Вооруженных Сил Российской Федерации достигается путем обеспечения надежного функционирования их системы управления в мирное время, в период непосредственной угрозы агрессии и в военное время [1]. При этом неотъемлемой составляющей военного потенциала государства является Военно-Морской Флот (ВМФ), который обеспечивает гарантированную защиту страны от агрессора, как в береговой зоне, так и на морских просторах.
Вопросы управления военно-морскими силами в различных условиях, на сегодняшний день, решены не в полном объеме. Это проявляется, прежде всего, в недостаточной устойчивости функционирования и разведзащищенности системы специальной связи для нужд обороны страны [2] и ее элементов, особенно в военное время. Такое положение дел, в конечном счете, сказывается отрицательно на качестве предоставляемых специальной связью услуг потребителям.
С целью максимального уменьшения или ослабления (в идеальном варианте -устранения) нежелательных воздействий на систему специальной связи и ее элементы в береговой зоне помимо уже имеющегося стационарного компонента предлагается применять
мобильные аппаратные связи и управления (МАСУ). Это позволит осуществить усиление, наращивание, резервирование и восстановление стационарного компонента системы специальной связи ВМФ России, т. к. особенно в периоды непосредственной угрозы агрессии и в военное время этот элемент будет выведен из строя, в первую очередь [3].
Обобщенная модель, состав и основные положения по применению МАСУ
МАСУ можно представить в виде модели, отображающей процесс преобразования каналов передачи в каналы специальной связи, станционные тракты которых доводятся до технических норм, позволяющих предоставлять потребителям услуги требуемого качества.
Обобщенная модель МАСУ представляет собой совокупность взаимосвязанных модулей: каналов передачи (цифровых потоков), основного оборудования МАСУ, телекоммуникационных услуг потребителям, а также технологии развертывания МАСУ (рис. 1):
МмасУМКП МоборМкУ МР) > (1)
где мкг - модуль каналов передачи (цифровых потоков), Мобор - модуль основного
Мл
модуль телекоммуникационных услуг, Мр - модуль технологии
оборудования МАСУ, М
развертывания МАСУ.
Представленная обобщенная модель функционирует следующим образом: на основе сформированных в первичной сети специальной связи каналов передачи (цифровых потоков), в строгом соответствии с принятой технологией развертывания МАСУ (принципами, способами, методами), должностные лица МАСУ с использованием основного оборудования выполняют функции по формированию каналов конкретных видов электросвязи (вторичной сети специальной связи), которые предоставляются потребителям для передачи по ним различных видов сообщений (в виде телекоммуникационных услуг). Телекоммуникационные нужды потребителей при этом могут опосредованно влиять на формирование (прием) необходимого количества каналов передачи (цифровых потоков) с нормированными показателями качества их функционирования, установленными техническими нормами или заданными требованиями:
Кп ^Э^Кбор*^=ЛМКУ (2)
т
Мрр
/
/
N
/
/
^ Мобильные аппаратные связи и управления |
\
\
Каналы передачи (цифровые потоки)
первичной сети специальной связи
Каналы передачи (цифровые потоки)
(Мкп)
Оборудование МАСУ
(Мобор)
развертывания МАСУ (Мтр)
3
Телекоммун икацион ные услуги
(Мтк^
Потребители телекоммуникационных услуг
Рис. 1. Обобщенная модель мобильных аппаратных связи и управления
Основными задачами МАСУ являются формирование каналов видов электросвязи и предоставление потребителям специальной связи необходимого перечня услуг (телекоммуникационных, информационных и дополнительных) с требуемым качеством, а также обеспечение информационной безопасности в процессах передачи, приема, обработки, хранения и предоставления информации.
Исходя из указанных задач, с уточнением их для обмена данными с морскими объектами надводного и подводного базирования, в состав МАСУ необходимо включить коротковолновые (КВ) и свердлинноволновые (СДВ) системы передачи, для организации радиолиний, обладающих повышенной помехоустойчивостью и разведзащищеностью (скрытостью), за счет использования широкополосных сигналов и режимов передачи с быстрой перестройкой рабочих частот по псевдослучайному закону (режим ППРЧ).
Учитывая необходимые мощности излучения сигналов для обеспечения глобальной связи с морскими объектами, целесообразно радиопередающие устройства (РПДУ) размещать в отдельных мобильных аппаратных с автономными дизель-генераторами.
Кроме того, для решения задач автоматизации, управления и каналообразования в состав МАСУ необходимо включить отдельную аппаратную связи и управления.
Состав МАСУ и его основных технических средств представлен на рис. 2.
КСА - комплекс средств автоматизации
АРМ - автоматизированное рабочее место
АПК - аппаратно-программный комплекс
ПЗ РЛ - помехозащищенная радиолиния
Вз - возбудитель
УМ - усилитель мощности
АнСУ - антенное согласующее устройство
Рис. 2. Состав МАСУ и его основных технических средств Таким образом, минимальный состав одной группировки (дивизиона) МАСУ (без учета машин обеспечения и охраны) составит три мобильных аппаратных. Количество аппаратных будет зависеть от конкретно решаемых задач по обеспечению специальной связи с надводными и подводными морскими объектами.
Связь управления между аппаратными в ходе совершения марша осуществляется по УКВ радиостанциям малой мощности, а при развертывании, на полевой позиции, по УКВ радиостанциям или по радиорелейным каналам.
Обобщенная схема организации обмена данными мобильных аппаратных связи с морскими объектами приведена на рис. 3.
Применение МАСУ в мирное и военное время предполагает целенаправленную и организованную подготовку и использование их сил и средств, а также их ресурсов и возможностей для реализации выполнения задач по обмену данными с морскими объектами, находящимися как в надводном, так и в подводном положениях.
К основным факторам, определяющим организацию применения МАСУ, относятся задачи и время, необходимые для подготовки и выполнения данных задач; условия, влияющие на их выполнение; привлекаемые ресурсы (силы и средства).
Наиболее целесообразные способы и методы организации применения МАСУ выбираются на этапе их проектирования (планирования). При этом должны учитываться различные воздействующие на данный процесс факторы: условия обстановки (вид боевых действий), природно-климатические и физико-географические условия, наличие и состояние ресурсов сил и средств связи, время, отведенное для развертывания аппаратных связи, и т. п.
Под способом применения МАСУ понимают совокупность действий, направленных на определение порядка и приемов развертывания аппаратных связи в конкретных условиях обстановки. При этом, МАСУ может выполнять поставленные задачи самостоятельно или во взаимодействии со стационарным компонентом.
МАСУ должны развертываться и функционировать, основываясь на принципах соответствия, единства и рациональности [3].
Реализация представленных принципов в процессе развертывания и эксплуатации МАСУ позволяет выполнять поставленные задачи в любых условиях обстановки и с высоким качеством.
МАСУ, как и любая сложная организационно-техническая система, должны обладать некоторым множеством свойств, характеризующих их с точки зрения соответствия основному целевому предназначению.
При обеспечении специальной связи в мирное и военное время потребителям необходимо осуществить своевременную, безопасную, достоверную и непрерываемую доставку сообщений. Основным требованием, предъявляемым к МАСУ, является качественное обслуживание потребителей, которое определяется комплексным показателем по всем свойствам специальной связи [4]:
где СепС - своевременность специальной связи; дСп( - достоверность специальной связи; ¿Сс- безопасность специальной связи; Тепе - непрерываемость специальной связи.
Для реализации качественных показателей специальной связи используется физический объект - система (сеть) специальной связи, элементом (составной частью) которой является МАСУ. На этом основании, требования, предъявляемые к системе (сети) специальной связи будут идентичны требованиям к МАСУ, как к неотъемлемой ее части [3].
Показатели применения по назначению, характеризующие МАСУ, должны иметь величины, позволяющие выполнить требования, предъявляемые к системе специальной связи. Взаимосвязь внешних и внутренних требований к МАСУ, как элементу системы (сети) специальной связи представлены на рис. 4.
Показанные взаимосвязи наглядно отражают исходные положения и основные правила построения (развертывания), функционирования и развития системы (сети) специальной связи, с позиции определенного соответствия свойств физического объекта и процесса, реализуемого им. Наряду с этим, данный рисунок дает лишь первое представление о взаимообусловленности свойств специальной связи и сети специальной связи.
(3)
Рис. 4. Взаимосвязь внешних и внутренних требований к МАСУ, как элемента системы (сети)
специальной связи
Основные результаты моделирования
Учитывая специфику организации радиосвязи в частотных диапазонах СДВ и КВ, немаловажным фактором при применении МАСУ является антенно-фидерные тракты.
Как показали расчеты и опытные результаты трассовых испытаний, с точки зрения минимального времени развертывания антенно-фидерных устройств (АФУ) и обеспечения требования по дальности устойчивой связи, для обеспечения связи в КВ и УКВ диапазонах, является применение двух различных АФУ для каждого диапазона.
Так для работы в КВ диапазоне применялась антенна типа «наклонный луч», с подводимой мощностью передатчика до 5 кВт. Для работы в УКВ диапазоне - поворотная логопериодическая антенна (разработка ОНИИП), с подводимой мощностью передатчика до
1 кВт.
Также возможен вариант применения одной широкополосной антенны типа «полуромб» для организации связи в КВ-УКВ диапазоне. При этом время развертывания составляет не более 30 мин; максимально подводимая мощность в диапазоне 3-30 МГц -6,3 кВт; максимально подводимая мощность в диапазоне 30-80 МГц - 1,2 кВт; КСВ не хуже
2 во всем диапазоне рабочих частот.
В ходе трассовых испытаний была подтверждена результативность предложенного состава технических средств МАСУ. Так на одно-двухскачковых радиотрассах (протяженность до 6 тыс. км) была обеспечена на подвижном объекте вероятность приема сообщений, передаваемых в режиме быстрой ППРЧ (менее 10 мс на одной частоте) ^(,97-0.99
Более сложным, в силу своих массогабаритных характеристик, является антенно-фидерный комплекс СДВ диапазона. В этом случае СДВ канал связи является основным средством связи с объектами, находящимися в подводном положении, поэтому обеспечение устойчивого функционирования СДВ тракта является важной и актуальной задачей.
Один из вариантов передающей СДВ «стелящейся» антенны, обеспечивающей работу в особых условиях, представляют из себя проволочные излучатели с общей длиной до 1,5 км, укладываемых на грунт без установки дополнительных опор, что упрощает и сокращает время процесса развертывания антенны. Вместе с тем, при этом излучаемая мощность падает до 50100 Вт при подводимой мощности до 100 кВт, что снижает дальность устойчивой радиосвязи до 2-3 тыс. км, в зависимости от характера подстилающей поверхности под антенным полотном.
Существенно, более высокими характеристиками (КПД до 50%) обладают тросовые антенны (рис. 5), подъем которых может осуществляться либо с использованием аэростата
типа Аи-6 (рис. 6 а) или беспилотного квадрокоптера типа Ка-137 (рис. 6 б), сравнительные характеристики которых приведены в табл. 1.
а) б)
Рис. 6. Внешний вид аэростата Аи-6 и беспилотного квадрокоптера Ка-137
Табл. 1 - Сравнительные характеристики аэростата Аи-6 и беспилотного квадрокоптера Ка-137
Основные характеристики Аи-6 Ка-137
Стоимость, млн руб 1 4
Высота подъема антенны, м 1500 2900
Скорость вертикального подъема, м/с 2 5
Грузоподъемность, кг 45 50
Время функционирования до 15 суток 4
Расходы на 1 подъем, тыс. руб. 56 1,6
Машины доставки образца, ед. 1(прицеп) 1(прицеп)
Количество обслуживающего персонала 6 2
Допустимая скорость ветра, м/с 10 25
Допустимая величина осадков при развертывании, мм/мин 5 15
При этом необходимо отметить, что в условиях мощных ветровых нагрузок или возможного появления «взрывных волн» (ударная волна ядерного взрыва), результативность использования антенны тросового типа не обеспечивает необходимые требования по
обеспечению устойчивости системы (сети) специальной связи, и в таких случаях необходимо применение «стелящихся» антенн.
На сегодняшний день, имеется необходимый научно-технический задел, позволяющий создавать мобильные аппаратные связи и управления, обеспечивающие устойчивый обмен данными с морскими глобально перемещающимися объектами в условиях воздействия случайных и преднамеренных помех, а также повышенной ионизации ионосферы.
Заключение
Разработанная модель позволяет адекватно представить процесс обработки каналов передачи (цифровых потоков), с учетом принятой технологии развертывания МАСУ и формирования каналов конкретных видов специальной связи. При этом телекоммуникационные нужды потребителей за счет обратной связи опосредованно влияют на формирование необходимого количества цифровых потоков с нормированными показателями качества их функционирования, установленными техническими нормами или заданными требованиями.
Предложенный состав МАСУ и его основных технических средств соответствует задачам по обеспечению специальной связи с надводными и подводными морскими объектами, который может варьироваться в зависимости от сложности и объема этих задач.
Представлены основные факторы, целесообразные способы организации применения МАСУ и принципы их развертывания и функционирования, реализация которых позволяет выполнять поставленные задачи в любых условиях обстановки и с высоким качеством.
Для отражения исходных положений и основных правил построения (развертывания), функционирования и развития системы (сети) специальной связи, с позиции определенного соответствия свойств физического объекта и процесса, реализуемого им, в первом приближении рассмотрена взаимосвязь внешних и внутренних требований к МАСУ.
Практический аспект применения МАСУ представлен основными результатами проведенных опытных трассовых испытаний, наглядно показывающих возможность такого применения для обмена данными с морскими объектами с позиций минимального времени развертывания антенно-фидерных устройств и обеспечения требования по дальности устойчивой связи, для обеспечения специальной связи в СДВ и КВ частотных диапазонах.
Таким образом, применение мобильных аппаратных связи позволяет решать задачи управления военно-морскими объектами надводного и подводного базирования в различных условиях, в том числе и в военное время.
Литература
1. Президент Российской Федерации. Указы. Военная доктрина Российской Федерации [№Пр-2976 от 25.12.2014].
2. Российская Федерация. Законы. О связи [№ 126-ФЗ от 18 июня 2003 г.]: федер. закон.
3. Боговик А.В., Игнатов В.В. Эффективность систем военной связи и методы ее оценки. -СПб.: ВАС, 2006. - 183 с.
4. Моисеев А.А., Чуев А.В., Киселев А.А. Качество военной связи как совокупность ее основных свойств // Техника средств связи. 2019. № 2 (146). С. 119-126.
References
1. President of the Russian Federation. Decrees. Military doctrine of the Russian Federation [No. Pr-2976 of 25.12.2014] (in Russian).
2. Russian Federation. Laws. About communication [№ 126-ФЗ of June 18, 2003]: Feder. Law (in Russian).
3. Bogovich A.V., Ignatov V.V. Effectiveness of military communication systems and methods of its evaluation. - SPB: VAC, 2006. - 183 p. (in Russian).
4. Moiseyev A.A., Chuev A.V., Kiselev A.A. Quality of military communication as a set of its main properties. Communication equipment. 2019. № 2 (146). P. 119-126 (in Russian).
Статья поступила 25 марта 2020 г.
Информация об авторах
Моисеев Анатолий Алексеевич - кандидат военных наук, профессор, заместитель директора научно-технического центра ПАО «Интелтех». Тел.: +79112950761. E-mail: saldv@inteltech.ru.
Киселев Алексей Алексеевич - кандидат технических наук, доцент, начальник сектора ПАО «Интелтех». Тел.: +79119621460. E-mail: saldv@inteltech.ru.
Адрес: 197342, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, д. 8.
Application of mobile hardware communications for data exchange with marine objects
A.A. Moiseev, A.A. Kiselev
Annotation. The article presents a model that adequately reflects the process of processing transmission channels (digital streams), taking into account the adopted technology of deployment of MACU and formation of channels of specific types of special communication. At the same time, the introduced feedback from telecommunication needs of consumers allows to indirectly influence the formation of the necessary number of digital flows with standardized indicators of their functioning quality, established technical standards or specified requirements. The developed composition of the ISU and its forming equipment corresponds to the tasks of providing special communication with surface and underwater sea facilities, which can vary depending on the complexity and scope of these tasks. The main factors, expedient methods of organization of MASU application and principles of their deployment and operation, which allow to perform the assigned tasks in any conditions of situation and with high quality, are described. In order to reflect the initial provisions and basic rules of construction (deployment), operation and development of special communication system (network), from the position of certain correspondence of properties of physical object and process implemented by it, in the first approximation the relationship of external and internal requirements to MASU is presented. In order to assess compliance with the main target purpose, an assessment of the main properties of the special communication system (network) has been developed on readiness to provide consumers with the necessary telecommunication services, stability of operation, mobility, capacity, intelligence security and manageability. Practical results of experimental track tests of MASU application, demonstrating the possibility of using the investigated object for data exchange with sea objects from the position of minimum time of antenna-feeder devices deployment and provision of the requirement for the range of stable communication, for provision of special communication in VAS and HF frequency ranges, are presented.
Keywords: mobile hardware communications and controls; readiness for use; stability of operation; mobility; throughput; intelligence security; manageability.
Information about Authors
Moiseev Anatoly Alekseevich - Candidate of military sciences, professor, deputy director of scientific and technical center «Inteltech». Tel. +79112950761. E-mail: saldv@inteltech.ru.
Kiselev Alexey Alekseevich - Candidate of engineering sciences, docent, head of sector «Inteltech». Tel. +79119621460. E-mail: saldv@inteltech.ru.
Address: 197342, Russia, Saint-Petersburg, Kantemirovskaya street 8.
Для цитирования: Моисеев А.А., Киселев А.А. Применение мобильных аппаратных связи для обмена данными с морскими объектами // Техника средств связи. 2020. № 2 (150). С. 10-17.
For citation: Moiseev A.A., Kiselev A.A. Application of mobile hardware communications for data exchange with marine objects. Means of communication equipment. 2020. No 2 (150). P. 10-17 (in Russian).
